低管電壓CTA對顱內微小動脈瘤的診斷價值

[摘要]目的 探討100 kV低管電壓腦CT血管成像（CT angiography，CTA）對顱內微小動脈瘤的診斷價值。 方法 回顧分析100 kV低管電壓CTA（L-CTA）和120 kV常規管電壓CTA（C-CTA）兩組中經3D-DSA或手術證實瘤體最大徑≤3 mm微小動脈瘤，就兩組CTA對微小動脈瘤的顯現及其血管密度、形態、邊緣、小動脈顯示進行客觀和主觀評價，并對輻射劑量和相關圖像噪聲進行評價。 結果 與C-CTA組相比，L-CTA組CTDIvol降低了35.65%，劑量長度乘積（DLP）及有效劑量（ED）也明顯下降。雖然L-CTA組圖像噪聲顯著增加，但L-CTA、C-CTA兩組各血管間CNR、SNR差異及主觀質量差異均無統計學意義（P > 0.05）。C-CTA、L-CTA診斷動脈瘤的靈敏度為93.88%和92.16%，兩組之間差異無統計學意義（P > 0.05）。 結論 L-CTA掃描在降低輻射劑量的同時，其圖像質量和對微小動脈瘤的診斷并不受影響，是一種行之有效的低劑量掃描方法。

[關鍵詞] 體層攝影術；X線計算機；輻射劑量；管電壓；圖像質量；動脈瘤

[中圖分類號] R816.1 [文獻標識碼] B [文章編號] 1673-9701（2013）34-0100-04

The value of cerebral CT angiography with low tube voltage in diagnosis of intracranial micro-aneurysms

LI Rui DUAN Yuxia CHEN Weijian WANG Zhenzhang CAO Guoquan

Radiology Imaging Center， the First Affiliated Hospital of Wenzhou Medical University， Wenzhou 325000，China

[Abstract] Objective to investigate the value of cerebral CT angiography （CTA） with 100 kV lower tube voltage in diagnosis of intracranial micro-aneurysms. Methods In group CTA with 100 kV low tube voltage（L-CTA） and group CTA with 120 kV conventional tube voltage（C-CTA），patients with micro-aneurysms（the biggest diameter ≤3 mm） identified by 3D-DSA or surgical were retrospective analyzed. The diagnostic value and image qualities including vascular attenuation value，vascular morphology and margin， depiction of small arterial details were compared between two groups. The radiation dose and image noise of the two groups were also compared respectively. Results Compared with group C-CTA，the CTDIvol of group L-CTA reduced 35.65%，dose length product（DLP），effective dose（ED） also reduced significantly.Although the noise level was markedly higher at group L-CTA，the calculated CNRs，SNRs as well as subjective image quality showed no differences between the two groups（P > 0.05）. With the results of 3D-DSA as “gold standard”，the sensitivity，of C-CTA and L-CTA in diagnosis of micro-aneurysms were 93.88% and 92.16%. There were no significant difference in sensitivity between the C-CTA and L-CTA groups（P > 0.05）. Conclusion The value of cerebral CTA with 100 kV low tube voltage in detection of intracranial micro-aneurysms is significant，and it should be recommended as a routine scan method.

[Key words] Tomography； X-ray computed； Radiation dose； Tube voltage； Image quality； Aneurysm

CT血管成像（CT angiography，CTA）因方便、快捷、準確且做為一種無創性檢查手段，目前已成為腦動脈瘤破裂的首選檢查方法[1]，但是CT檢查具有一定的輻射劑量，成為制約其使用的主要因素，因此低劑量CT成為目前的一個研究熱點。文獻報告CTA對直徑>3 mm顱內動脈瘤診斷準確性高達93.5% ～100.0%[1]，但有報道CTA對直徑≤3 mm動脈瘤診斷準確性僅為74.1%～84.0%[2-4]，甚至有報道對<3 mm的動脈瘤敏感性僅為 61%[5]，表明小動脈瘤易漏診，因此降低CTA輻射劑量的前提是保證對微小動脈瘤的檢出率。目前國內外有關低管電壓低劑量CTA的研究報道相對集中于肺動脈[6]和主動脈[7]等大血管，而對腦血管的研究報道仍較少，其中利用低管電壓掃描診斷微小腦動脈瘤的低劑量研究國內尚未見報道。故此，本研究擬通過對比100 kV低管電壓CTA（L-CTA）與120 kV常規管電壓CTA（C-CTA）間圖像質量、輻射劑量及對微小動脈瘤檢出的差異，探討低管電壓CT血管成像在腦微小動脈瘤掃描的臨床應用價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料

回顧分析2009年12月～2012年12月間溫州醫科大學附屬第一醫院實施的一項減低輻射劑量課題，所有患者均因自發性蛛網膜下腔出血（subarachnoid hemorrhage，SAH）而行腦CTA和3D-DSA確診顱內動脈瘤，共371例；其中CTA為120 kV常規管電壓（C-CTA）組185例和100 kV低管電壓（L-CTA）組186例。所有患者在CTA檢查后3 d內進行3D-DSA檢查。本研究選自其中C-CTA組與L-CTA組中直徑≤3 mm動脈瘤，共92例，男41例，女51例，平均年齡55.52歲。所有患者檢查前均由家屬簽署知情同意書。

1.2 CTA檢查

采用 GE Light Speed 16排螺旋CT。

檢查方法：經肘前靜脈穿刺埋置20G留置針，兩手置于身體兩側，仰臥位，頭先進。使用非離子型對比劑碘海醇（350 mgI/mL）高壓注射，劑量80～90 mL，速率4.0 mL/s。注射對比劑后22～24s開始掃描，掃描范圍從枕大孔至顱頂。

掃描方案：C-CTA組管電壓為120 kV；L-CTA組為100kV。其余掃描參數兩組均相同，管電流380mA，準直16 mm×1.25 mm，旋轉時間0.6 s，層厚5.0 mm，層間距5.0 mm，螺距0.562，FOV 25 cm，矩陣512×512，重建層厚1.25 mm，重建間隔0.6 mm。

CTA數據傳輸至ADW Workstation 4.2工作站進行容積再現（VR）、多平面重建（MPR）、最大密度投影（MIP）等后處理，以VR為主。

1.3 3D-DSA檢查

3D-DSA采用Philips Allura Xper FD20數字減影血管造影機。

檢查方法：局麻下穿刺股動脈插管，先行常規正側位頸內動脈和椎動脈2D-DSA，注射非離子型對比劑碘海醇（350 mgI/mL）：頸總動脈5mL/s，總量8 mL；椎動脈4mL/s，總量7 mL。然后以人體長軸為核心行旋轉數字血管造影（旋轉DA），參數：旋轉角度0°～240°；旋轉速度550°/s；采集速度30幀/s；圖像采集矩陣1024×1024；圖像重建矩陣256×256；曝光延遲2s；對比劑注射量：頸總動脈5 mL/s，總量25 mL，椎動脈3mL/s，總量12mL。旋轉DA圖像數據被傳輸至Philips Intergirs 3D RA Release 4.3工作站進行重建，從而獲得容積再現顯示（VRD）、表面遮蓋顯示（SSD）等多種顯示方法的3D-DSA圖像。

1.4 CTA客觀圖像評價

CT值測量：在橫斷位圖像上分別測量基底動脈（BA）、兩側頸內動脈顱內段（ICA）、大腦前動脈（ACA）、大腦中動脈（MCA）及大腦后動脈（PCA）的CT值，每支血管各測量3次，取其平均值為該血管CT值。測量左右枕葉腦實質（OLP）各3次，取其平均值為血管周圍本底CT值，所有測量均由放射科一位高年資住院醫生獨立完成。

圖像噪聲值：以枕葉腦實質CT值的標準差（SD），左右各測兩次取平均值。

計算圖像對比噪聲比（CNR）及信號噪聲比（SNR）。計算公式如下：CNR=（ROIa-ROIb）/SD；SNR=ROIa/SD。其中ROIa為血管CT值，ROIb為本底，即腦實質CT值，單位為Hu；SD為圖像噪聲。

1.5 CTA主觀圖像評價

由兩名放射科高年資住院醫師對圖像主觀質量進行盲法獨立評價。采用5分評價法分別對腦動脈血管邊緣形態、小動脈細節顯示、靜脈干擾、整體圖像質量及診斷信心進行評價。

1.6 動脈瘤分析

所獲得的CTA后處理圖像，由放射科高年資住院醫師獨立分析完成。CTA及3D-DSA對動脈瘤的觀察分析均按照以下13個標準部位進行[8，9]：①左右兩側椎動脈顱內段；②基底動脈；③后交通動脈；④左右兩側大腦后動脈；⑤左右兩側頸內動脈顱內段；⑥左右兩側大腦中動脈；⑦左右兩側大腦前動脈；⑧前交通動脈。

在診斷為動脈瘤后，經由一名高級職稱神經放射科醫師確認，并對CTA動脈瘤大小進行測量，所有測量均在VR圖像上進行。

1.7 CT輻射劑量

系統根據所設置的掃描參數，自動計算出輻射劑量估計值即CT劑量容積指數（CTDIvol，單位，mGy），記錄每種方案的CTDIvol和每個患者的劑量長度乘積（DLP，單位mGy·cm）。根據DLP計算有效劑量（ED，單位，mSv），ED=k×DLP，k值為組織權重因子（單位，mSv×mGy-1×cm-1），采用美國醫學物理家協會（AAMP）推薦的成人頭部權重因子0.0021[9]。

1.8 統計學處理

采用SPSS 17.0軟件對所有數據進行統計分析。采用成組t檢驗比較C-CTA、L-CTA兩組間CTA掃描長度、CTA圖像客觀質量結果及輻射劑量的差異；兩組間圖像主觀評分差異用非參數秩和檢驗進行比較；以3D-DSA結果為“金標準”，計算C-CTA、L-CTA對動脈瘤診斷的靈敏度，兩組間靈敏度的比較采用卡方檢驗。

2 結果

2.1 輻射劑量結果

與C-CTA組相比，L-CTA組的CTDIvol結果降低了35.65%，DLP及ED也顯著降低，兩組的平均DLP、ED（P=0.000）差異均有統計學意義。見表1。

表1 C-CTA、L-CTA兩組間輻射劑量結果比較

注： 與C-CTA組比較，*P < 0.01

2.2 CTA客觀圖像質量結果

結果表明，L-CTA組血管CT值較C-CTA組顯著增加，兩組間差異具有統計學意義；且L-CTA組血管與腦實質CT值的差值較C-CTA組明顯增加。見表2。

C-CTA、L-CTA兩組圖像平均噪聲值分別為（5.64±0.37）、（7.23±0.71），兩組間差異有統計學意義（P=0.000）。雖然L-CTA組圖像噪聲顯著增加，但C-CTA、L-CTA兩組各血管間CNR、SNR差異均無統計學意義，見表3。CNR、SNR是比值，沒有單位，計算過程詳見1.4。

2.3 CTA主觀圖像質量結果

對于腦動脈邊緣形態、小動脈細節顯示、靜脈干擾、整體圖像質量及診斷可信度，C-CTA組評分結果雖然較L-CTA 組高，但是兩組間的差異均無統計學意義， P值均>0.05。見表4及封三圖1、2。

表4 C-CTA、L-CTA兩組主觀圖像質量評分結果（x±s）

2.4 動脈瘤診斷結果

根據新近文獻的觀點，微小動脈瘤的界定為≤3 mm[1]，本研究據此收集前期C-CTA組和L-CTA組對照研究中的微小動脈瘤。C-CTA組185例中證實微小動脈瘤45例（52個動脈瘤，49個微小動脈瘤）；L-CTA組186例證實微小動脈瘤47例（55個動脈瘤，51個微小動脈瘤），C-CTA組和L-CTA組共92例100個微小動脈瘤，其瘤體最大徑為0.9～3.0 mm（封三圖3、4）。C-CTA、L-CTA對微小動脈瘤的診斷結果見表5。結果表明，L-CTA對微小動脈瘤的顯示診斷信心度不亞于C-CTA。見封三圖5、6。

表5 與3D-DSA手術比較C-CTA、L-CTA對微小動脈瘤診斷結果

注：C-CTA與L-CTA組靈敏度比較采用校正后χ2檢驗，χ2=0.003，P > 0.05

3 討論

3.1 低管電壓掃描方案對輻射劑量的影響

國內外學者采用降低管電流的方法能有效降低檢查中的輻射劑量，現已得到廣泛應用，但根據連續X射線強度公式I=KiZU2（I：X射線強度；i：管電流；K：比例系數；Z：陽極靶材料的原子序數；U：管電壓），可以看出相比降低管電流，等幅度降低管電壓能更大程度降低輻射劑量。

本研究顯示，L-CTA組血管CT值較C-CTA組顯著增加，兩組間差異具有統計學意義（P < 0.05）；L-CTA組血管與腦實質CT值的差值也較C-CTA組明顯增加（P < 0.05）。這是由于X線與CTA檢查所用的碘對比劑作用的主要形式是光電效應，碘原子K層結合能為33.2 keV，當管電壓由120 kV降低到100 kV時，X線的能量更接近其結合能，其產生的光電效應更強，相應所得CT值也就越高。

雖然L-CTA組圖像噪聲顯著增加（P < 0.01），但C-CTA、L-CTA兩組各血管間CNR、SNR差異均無統計學意義（P > 0.05），這與近期本院進行的系列低劑量CTA研究相符[10，11]。但有報道[12]指出低管電壓CTA掃描圖像質量不僅不受影響，并且圖像CNR明顯高于120 kV組，原因可能是為了避免圖像噪聲的顯著增加而增加了管電流值。而在本研究中，兩組管電流值相同，100 kV低管電壓掃描所得圖像CNR及SNR雖然稍低于120 kV，但兩組之間無顯著差異。顯而易見，采用單純降低管電壓的方法更能顯著降低輻射劑量值，并且圖像質量不受影響。本研究結果表明，在保持其他掃描條件不變的情況下，L-CTA組輻射劑量參數CTDIvol與C-CTA組相比，降低了35.65%；而DLP及ED值亦顯著降低，且兩組的平均DLP、ED差異均具有統計學意義（P < 0.01）。

Sun等[13]在320排螺旋CT的研究中，采用80kV低管電壓腦CTA檢查，其輻射劑量較120kV常規管電壓更能顯著降低，達到69.73%。先期研究中也采用80 kV低電壓檢查，輻射劑量降低了63.79%～65.00%[10，11]。但隨著管電壓的降低，圖像噪聲不可避免增加，本研究顯示L-CTA組圖像噪聲顯著增加（P < 0.01），為保證對微小動脈瘤的檢出率，本研究僅采用了100 kV電壓。有學者[14]認為噪聲增加會影響管徑較細的動脈顯示，尤其對后循環動脈瘤的診斷會產生較大的影響。但本研究顯示，L-CTA及C-CTA兩組各血管包括后循環血管的客觀圖像質量及主觀圖像質量均無顯著差異（封三圖1、2）。究其原因可能是低管電壓腦CTA掃描在增加血管強化值的同時也增加了瘤灶本身與周圍腦實質本底的對比度，一定程度上彌補了噪聲增加對圖像質量的影響。業內人士認為[15]，在滿足診斷需要的條件下，為避免患者接受過多射線照射，應適度容忍噪聲。

3.2低管電壓掃描與微小動脈瘤的檢出關系

由于微小動脈瘤瘤體甚小（≤3 mm），降低管電壓是否影響其被檢出率將直接關系到該檢查的臨床應用價值問題，以往文獻上尚無相關研究。本研究通過回顧對比分析L-CTA組與C-CTA組微小動脈瘤的診斷，結果顯示C-CTA及L-CTA兩組診斷動脈瘤的靈敏度分別為93.88%及92.16%，兩組之間差異均無統計學意義（P > 0.05），其對微小動脈瘤檢出率與常規劑量CTA沒有差異。說明低管電壓腦CTA掃描對微小動脈瘤的檢出率并不因為管電壓的降低而受到影響（封三圖3、5、6）。但是，值得注意的是微小動脈瘤的檢出率與人為因素關系較大，本研究的前期部分資料在對≥3 mm動脈瘤的檢出率均達到95%以上（另文報道），但對<3 mm動脈瘤的檢出率較低，C-CTA組及L-CTA組分別僅為78.26%及76.92%（另文報道）。而本次研究根據同組資料專題對微小動脈瘤再次回顧分析，則C-CTA組與L-CTA組微小動脈瘤的檢出率為93.88%、92.16%。分析其漏診或誤診的主要原因是經驗不足、技術操作不當，在發現較明顯的動脈瘤后忽略同時存在的微小動脈瘤（封三圖5）。即使動脈瘤位置隱蔽或受臨近顱骨、變異血管干擾，絕大多數微小動脈瘤仍都可清晰顯示，甚至亞毫米微小動脈瘤均可確認（封三圖3）。在理論上[1] 16 層螺旋 CT 顯示 < 2 mm的組織結構是成立的，以本研究使用的 G E Light speed pro 16 為例，探測器通道陣列為 1.25 mm×16、甚至可達0.625 mm×16，探測器通道值均 <2 mm，而且頭部CTA相對于胸、腹掃描受呼吸移動偽影響較小。因此，1.25 mm甚至 0.625 mm的組織均可被16層螺旋CT顯示，Matsumoto 等[16]早在2001年報道多層螺旋CTA檢出了0.8 mm的微小動脈瘤。因此，在一定范圍內的低管電壓并不影響CTA對微小動脈瘤的檢出率，CTA漏診≤3 mm的顱內微小動脈瘤更主要的可能是人為因素，以往文獻上報道檢出結果的差異性和本研究也證明了這點。

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（收稿日期：2013-08-01）